En ingeniería eléctrica, un sistema trifásico indica un sistema combinado de 3 circuitos de corriente alterna (para un sistema de producción, distribución y consumo de electricidad ) que tienen la misma frecuencia.
En comparación con las instalaciones monofásicas, en una instalación trifásica el costo de materiales y cables eléctricos se reduce en un 25% para la misma cantidad de energía eléctrica transformada y generada.
La corriente trifásica es el flujo de energía eléctrica formada por tres corrientes alternas monofásicas de la misma frecuencia y amplitud (y por tanto, valor eficaz ) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, alrededor de 120 °, y están dadas en un orden determinado.
Para saber si tu instalación es monofásica o trifásica lo puedes hacer de dos formas:
- Observando el ICP (Interruptor de potencia eléctrica), se pueden distinguir por el número de palancas, si tiene tres o más palancas se trata de un sistema trifásico. Si tiene sólo 2, es un sistema monofásico.
- Observando tu factura de luz. Si la potencia contratada se sitúa entre los 380 a 400 voltios (V), se trata de una instalación trifásica.
Características de la corriente trifásica
Cada uno de los corrientes monofásicos que forman el sistema se designa con el nombre de fase.
Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple, el sistema de tensiones es un sistema desequilibrado o sistema desbalanceado. Este sería el caso de tensiones diferentes en las diferentes fases o diferentes desfases entre ellas.
Un sistema de cargas desequilibradas es el conjunto de impedancias diferentes que hacen que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas diferentes de 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas.
Hay dos tipos de conexión, en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases.
Ventajas de la corriente trifásica
El sistema de corriente trifásica presenta una serie de ventajas como son la reducción del consumo de energía eléctrica en las líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados.
El sistema trifásico también presenta un elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores eléctricos, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.
Resumidamente podríamos enumerar las siguientes ventajas de los sistemas de corriente trifásica.
- La producción de las máquinas trifásicas es siempre mayor que las de las máquinas monofásicas del mismo tamaño, aproximadamente 1,5 más. Así para un tamaño y voltaje dado un alternador trifásico ocupa menos espacio y es menos costoso también que los monofásicos del mismo tamaño.
- Para una transmisión y distribución, los sistemas trifásicos necesitan menos cobre o menos material conductor que un sistema monofásico simple dado en voltios amperios y voltaje por lo que la transmisión es mucho más económica.
- Es posible producir campos magnéticos rotatorios con bobinados estacionarios usando el sistema trifásico. Por ello los motores trifásicos son de autoarranque.
- En un sistema monofásico, la potencia instantánea es una función del tiempo y fluctúa. Esta fluctuación de potencia causa vibraciones considerables en los motores monofásicos. Por ello el rendimiento de los sistemas monofásicos es pobre. Sin embargo, la potencia instantánea en los sistemas trifásicos es constante.
- Los sistemas trifásicos dan una salida estable.
- Una alimentación monofásica puede obtenerse de los circuitos trifásicos pero trifásica no puede obtenerse de un motor monofásico.
- El factor de potencia de los motores monofásicos es pobre en relación a los motores trifásicos equivalentes.
- Para máquinas convertidoras como los rectificadores, el voltaje de salida en corriente continua es más uniforme si el número de fases se incrementa.
¿En qué aplicaciones se utilizan los sistemas trifásicos?
Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, ya que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (excepto para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión.
En una instalación de energía solar fotovoltaica doméstica lo más habitual es que esten conectadas con un sistema monofásico. Sin embargo, existen kits solares que proporcionan una corriente trifásica.
Las grances centrales solares son trifásicos debido a que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica.
Diagramas de tipos de conexión en sistemas trifásicos
La conexión de cargas en la práctica diaria, por ejemplo los devanados de un motor eléctrico o un transformador, se puede realizar de dos formas. Generalmente, en las máquinas existe una caja (bloque de terminales) en la que es posible configurar el circuito mediante jumpers, con el fin de adaptar el funcionamiento a tensiones fase a fase de 400 ó 230 voltios.
Diagrama de conexión en estrella (símbolo: Y )
Diagrama de conexión en triángulo o delta (símbolo: Δ )
En algunos grandes motores asíncronos trifásicos diseñados para trabajar con los devanados conectados en triángulo (por tanto sometidos a tensión entre fases) es posible realizar un arranque en estrella.
La configuración delta presenta entre dos líneas (fases) una impedancia equivalente igual al valor de las impedancias utilizadas (I), mientras que en la configuración estrella el valor es mayor que un factor raíz de 3.
¿Qué es el punto neutro de un sistema trifásico?
En la configuración en estrella hay un punto central en el que converge un terminal de cada impedancia. Este punto se llama neutral. El potencial eléctrico presente en el punto neutro es la suma vectorial de los voltajes de fase, que en un sistema simétrico y balanceado tiene valor cero.
Si el sistema se desequilibra o los voltajes se vuelven asimétricos, el punto neutro se aleja del centro de la estrella. En este caso, los voltajes fase-neutro no serán iguales entre sí.
¿Qué es el código de color CEI?
La norma EN 60446 ( Identificación de conductores mediante colores o códigos numéricos ) creada por la ECI establece un código de color preciso para cables eléctricos:
- Fase R o L1: marrón
- Fase S o L2: negro
- Fase T o L3: gris
- Neutro N: Azul
- Protección / suelo / pantalla: amarillo - verde
Las industrias manufactureras deben cumplir con este código. Si una línea es trifásica sin neutro, se permite (pero no se recomienda) utilizar el color azul para las fases. Los cables trifásicos con un conductor gris, uno marrón y uno negro (por ejemplo) se encuentran comúnmente en el mercado, que se unen para usar en una línea trifásica sin neutro.
En sistemas monofásicos, al formar parte de un sistema trifásico, el neutro es azul, la fase puede ser negra, marrón o gris y la protección / tierra amarillo-verde.
Esta distinción ha estado en vigor desde 1990 ; por lo tanto, en sistemas anteriores puede que no se respeten los colores.